Uno studio tedesco ha scoperto il motivo per cui i cereali sono in grado di soddisfare il fabbisogno mondiale di cibo con maggiore efficacia rispetto ad altre colture. La capacità di queste piante di adattarsi a condizioni climatiche difficili e a resistere anche in presenza di siccità sarebbe, infatti, dovuta a due meccanismi che risultano assenti negli altri vegetali. Lo affermano, in una ricerca pubblicata sulla rivista Current Biology, gli scienziati del Julius-von-Sachs-Institute di Würzburg (Germania), secondo cui la scoperta potrebbe consentire di migliorare la resa di altre piante, come patate, pomodori e colza.
Gli autori spiegano che i microscopici pori presenti sulle foglie, chiamati stomi, permettono l’entrata dell’anidride carbonica e la fuoriuscita dell’ossigeno, un processo fondamentale per la fotosintesi. Ma servono anche a limitare la fuoriuscita eccessiva dell’acqua, grazie all’azione di alcune proteine, come Slac1, che consentono la chiusura degli stomi e agiscono come canali, guidano gli ioni all’interno e all’esterno delle cellule. I cereali, a differenza di altre piante, possiedono due “cellule di guardia” a forma di manubrio che regolano gli stomi, che sono affiancate da altre due “cellule sussidiarie”. I ricercatori hanno dimostrato che le cellule sussidiarie assorbono e immagazzinano il potassio e il cloruro dalle cellule di guardia nel momento in cui gli stomi si chiudono, e li restituiscono alle cellule di guardia quando si riaprono. Questo processo, spiegano gli studiosi, permetterebbe di conservare l’acqua in condizioni di siccità. “I cereali utilizzano le cellule sussidiarie come un serbatoio dinamico per gli ioni osmoticamente attivi – spiega Dietmar Geiger, che ha preso parte alla sperimentazione -. Questa spola tra gli ioni dalle cellule di guardia a quelle secondarie consente alla pianta di regolare gli stomi in modo particolarmente efficiente e rapido”.
Inoltre, gli esperti hanno osservato che c’è un secondo meccanismo che rende queste piante più tolleranti alla mancanza d’acqua. In presenza di siccità, le piante producono un ormone dello stress chiamato acido abscissico (Aba), che nelle cellule di guardia attiverebbe i canali ionici della famiglia Slac1, innescando la chiusura degli stomi per impedire alla pianta di appassire nel giro di pochi minuti. “È interessante notare – aggiunge Peter Ache, un altro autore -, che oltre all’Aba nei cereali dev’essere presente il nitrato per consentire la chiusura degli stomi”. Gli studiosi spiegano che la concentrazione dei nitrati consente ai cereali di misurare lo stato in cui si trova la fotosintesi: se funziona senza problemi, i livelli di nitrati sono bassi. I cereali, sottolineano gli esperti, possiedono quindi due sistemi di misurazione: l’Aba registra la disponibilità di acqua e il nitrato valuta le prestazioni della fotosintesi. “Combinando i due sistemi – spiega Rainer Hedrich, che ha coordinato la ricerca -, i cereali sono più abili delle altre piante a trovare un compromesso tra gli estremi rappresentati dal ‘morire di fame’ e dal ‘morire di sete’ in presenza di scarsità d’acqua”. La scoperta, concludono gli scienziati, potrebbe consentire di utilizzare questi sistemi nelle altre piante per migliorarne la resistenza alle condizioni climatiche avverse e, di conseguenza, il rendimento.
Foto: Pixabay
red.
